[發明專利]一種神經狀碳二氮材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010952065.1
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN114162792A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 付永勝;揭斌勇;汪信;陳鵬;周焱;朱俊武;孫敬文;李雪蓮;潘書剛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C01B21/082
• 分類號: C01B21/082
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種神經狀碳二氮材料及其制備方法。所述的神經狀碳二氮材料在微觀上具有類神經結構，其中，類神經結構的長度范圍為1500nm?3500nm,寬度范圍為1000nm?2500nm。類神經結構中單個類神經元的類細胞體的長度范圍為150nm?350nm，寬度范圍為100nm?250nm，在單個類神經元中，類樹突結構長度范圍為100nm?250nm，類軸突結構長度范圍為300nm?550nm。這種神經狀碳二氮材料有著多孔、比表面積大，活性位點多以及結構穩定的特性。

技術領域

本發明涉及一種神經狀碳二氮材料及其制備方法，屬于納米材料制備領域。

背景技術

隨著當今世界社會經濟的蓬勃發展以及生活科技水平的不斷進步，人類對于可用材料的要求也越來越高，眾所周知，碳材料以其優異出眾的性能被廣泛應用到各個領域，尤其是在國家戰略性新興產業中的應用，21世紀也被稱為“碳時代”。石墨烯由于其獨特的二維晶體電子結構，可以廣泛應用于納米電子、氫儲存、電池和傳感器等領域，一經發現便成為了研究熱點。廣大研究者們對石墨烯材料展開了廣泛研究，同時也不斷致力于其他類石墨烯材料的研究與探索。C₂N作為一種新型的類石墨烯材料，具有統一大小的孔隙，并且孔和苯環被芳香N原子包圍，在2015年由J. Mahmood和E. K. Lee成功制得 [Mahmood,Javeed, et al. “Nitrogenated holey two-dimensional structures”, Naturecommunications, 6 (2015) 6486.]。二維多孔的C₂N材料和石墨烯的共軛π-電子結構不同，統一的孔和有序的N原子使得C₂N具有合適的帶隙，約2 eV，這使得它在半導體應用方面具有良好的前景。這種二維多孔C₂N晶體材料（C₂N-h2D）具有類石墨烯結構，N原子的引入進一步改善碳材料的性能。但J. Mahmood和E. K. Lee方法制得的C₂N通常為塊狀結構，且層間堆疊嚴重，比表面積小，嚴重限制了其應用。因此尋求合適的方法改性C₂N非常有必要的。本發明通過SiO₂球模板法制備納米材料，構建了一種具有大孔孔徑的神經狀碳二氮材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有大孔孔徑的神經狀碳二氮材料。

實現本發明目的的技術解決方案為：本發明公開了一種神經狀碳二氮材料及其制備方法。所述的神經狀碳二氮材料在微觀上具有類神經結構，其中，類神經結構的長度范圍為1500nm-3500nm,寬度范圍為1000nm-2500nm；類神經結構的單個類神經元中，類樹突結構長度范圍為100nm-250nm，類軸突結構長度范圍為300nm-550nm，類細胞體的長度范圍為150nm-350nm，寬度范圍為100nm-250nm。

較佳的，該神經狀碳二氮材料比表面積為28-60 m2/g。

上述神經狀碳二氮材料的制備方法，包括以下步驟：

第一步，氮氣氣氛下，將納米SiO₂球、濃硫酸置于1-甲基-2-吡咯烷酮中，置于冰浴條件下；

第二步，氮氣氣氛下，將六氨基苯置于1-甲基-2-吡咯烷酮中，加入第一步冰浴下的反應液，攪拌均勻；

第三步，將環己六酮八水合物加入到第二步制得的反應液中，攪拌均勻，恢復室溫；

第四步，將第三步制得的反應液升溫至175±5 ℃，反應一段時間，冷卻至室溫；

第五步，洗滌、過濾、冷凍干燥；

第六步，第五步所得產物用氫氟酸溶液刻蝕去掉SiO₂模板，洗滌、冷凍干燥；

第七步，第六步所得產物在450 ℃，氮氣氣氛下煅燒4h，降至室溫后，得到神經狀碳二氮材料。

較佳的，第一步中，納米SiO₂球的粒徑為300-400nm。